CN110129753A - 能及时排屑的微球涂层装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能及时排屑的微球涂层装置，包括真空室、磁控靶枪和涂层盘，所述涂层盘包括同轴设置的外筒体和内转台；所述外筒体水平固定在真空室内，所述内转台为上小下大的圆锥体形，底部设有磁力耦合器，所述磁力耦合器用于耦合位于真空室外的电机，驱动内转台其内转台的中心轴旋转；内转台底部不与底板接触，内转台边沿与环形体内壁不接触并形成一环形沟槽，所述环形沟槽间隙小于微球直径。本发明突破传统实心涂层盘渣屑去除技术局限，采用了同轴设置但存在一定间隙的外筒体和内转台、再配合拨片的结构。不但可以长时、均匀地涂层，而且能及时地排屑，避免屑与微球发生粘连，从而提升微球涂层质量，缩短制靶周期。

Description

能及时排屑的微球涂层装置
技术领域
本发明涉及激光惯性约束聚变制靶设备领域，尤其涉及一种能及时排屑的微球涂层装置。
背景技术
在激光惯性约束聚变（ICF：Inertial Confinement Fusion）制靶过程中，微球常用于各种物理参数的测定，如对称压缩、烧蚀速率，RT不稳定性增长，辐射不透明度和压缩比测定等。因此，微球的制备不可或缺。如何制备壁厚均匀的、致密的微球，除了溅射靶枪分布和位置之外，反弹盘的设计至关重要。
以传统的磁控溅射微球涂层装置为例，靶枪固定在真空室顶部，涂层盘安装在靶枪焦点位置，原子束流源源不断从靶材表面喷射出来，飞向涂层盘。涂层盘固定在旋转电机顶端，里盛装一定数量芯轴，在旋转和敲击作用下，激励盘内微球随机滚动，这样能够保障微球表面涂层均匀性。
传统微球涂层装置有些致命弱点：
其一、当涂层时间较长，靶材喷溅出的小颗粒不可避免。另外，真空腔壁容易掉渣、屑、碎片等，它们逐渐在反弹盘中积累，不但影响微球的随机旋转，而且较小的颗粒容易被包埋生长。旋转不顺畅会导致微球壁厚不均匀，包埋生长在微球表面会形成瘤状结节，这些都降低了微球涂层质量。
其二、随着涂层厚度增加，反弹盘与涂层材料之间因生长应力不匹配，会引起盘内涂层起皱、开裂，甚至脱落等，这也会阻碍微球随机滚动，致使涂层壁厚不均匀，降低微球质量。
其三、传统涂层盘为实心盘，无法及时排屑，需要中断涂层进行人工更换。更换过程，不可避免地会让微球暴露大气，表面被氧化和污染可能性增大，继续涂层会降低微球品质。此外，更换反弹盘以后，除了给实验员带来额外的工作量，还得花费大量时间抽真空，无疑延长了微球的制备周期。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，不但可以长时、均匀地涂层，而且能及时地排屑，避免屑与微球发生粘连，从而提升微球涂层质量，缩短制靶周期的能及时排屑的微球涂层装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种能及时排屑的微球涂层装置，包括真空室、磁控靶枪和涂层盘，所述涂层盘包括同轴设置的外筒体和内转台；
所述外筒体水平固定在真空室内，由底板和底板上的环形体构成；
所述内转台为上小下大的圆锥体形，底部设有磁力耦合器，所述磁力耦合器用于耦合位于真空室外的电机，驱动内转台其内转台的中心轴旋转；
内转台底部不与底板接触，内转台边沿与环形体内壁不接触并形成一环形沟槽，所述环形沟槽间隙小于微球直径。
作为优选：所述内转台上方的环形体内壁，还设有一用于拨动微球调整微球姿态的拨片。
作为优选：所述底板上设有数个排屑口。
作为优选：所述微球直径为1mm，内转台直径55mm，内转台中心顶部至内转台上边沿的高度差等于微球直径，环形沟槽间隙等于微球半径，内转台上边沿与环形体内壁上边沿高度差为微球直径的70%。
与现有技术相比，本发明的优点在于：突破传统实心涂层盘渣屑去除技术局限，改变了传统涂层盘的结构，采用了同轴设置但存在一定间隙的外筒体和内转台结构，再配合拨片。该结构具有以下特点：
1、由于内转台为上小下大的圆锥体形，内转台边沿与环形体内壁形成环形沟槽且间隙小于微球直径，这样能使微球则长期位于干净的环形沟槽上，避免涂层包覆生长。此外，内转台通过螺纹与旋转轴相连，通过改变其尺寸来调整环形沟槽的间歇和高度差，用于不同直径微球的涂层。
2、由于内转台上表面的结构特点，导致形成的渣屑会沿着斜面向下滑动，经环形沟槽掉落在内转台底部和底板上表面形成的间隙中，这些脱落的渣由于及时掉落到间隙中，不会阻碍微球涂层工作，且随时排屑。
3、在固定不转动的外筒体上，安装一拨片，微球每旋转一周，都会被调整姿态一次。此外，内转台通过磁力耦合器耦合位于真空室外的电机，可以任意模式旋转，均匀旋转，变速旋转，间隙旋转等，拨片与内转台，可以分开单独使用，也能配合使用，用于激励微球的随机旋转，从而避免现有技术中因简单、周期性滚动造成的涂层不均匀性。
由于采用了上述结构，本发明不但可以长时、均匀地涂层，而且能及时地排屑，避免屑与微球发生粘连，这不但可以提升微球涂层质量，而且可以缩短制靶周期。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1中涂层盘的俯视图。
图中：1、真空室；2、磁控靶枪；3、底板；4、环形体；5、内转台；6、环形沟槽；7、微球；8、拨片；9、排屑口；10、磁力耦合杆、11、陶瓷轴承；12、固定法兰。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：参见图1和图2，一种能及时排屑的微球涂层装置，包括真空室1、磁控靶枪2和涂层盘，所述涂层盘包括同轴设置的外筒体和内转台5；
所述外筒体水平固定在真空室1内，由底板3和底板3上的环形体4构成；
所述内转台5为上小下大的圆锥体形，底部设有磁力耦合器，所述磁力耦合器用于耦合位于真空室1外的电机，驱动内转台5沿内转台5的中心轴旋转；
内转台5底部不与底板3接触，内转台5边沿与环形体4内壁不接触并形成一环形沟槽6，所述环形沟槽6间隙小于微球7直径。
从图中可知，磁力耦合器由磁力耦合杆10、陶瓷轴承11、固定法兰12这些部件构成的。另外，本发明的结构特殊，其中，内转台5底部不与底板3接触，内转台5边沿与环形体4内壁不接触并形成一环形沟槽6，这种结构，内转台5和环形体4形成环形沟槽6，内转台5下表面和底板3下表面形成间隙。所以，本发明在工作过程中，形成的渣屑会及时沿着内转台5的斜面向下滑动，经环形沟槽6向下掉落，进入内转台5和底板3的间隙中，不会阻碍微球涂层工作，从而使微球7长期位于干净的环形沟槽6上，避免涂层包覆生长。
实施例2：所述内转台5上方的环形体4内壁，还设有一用于拨动微球7调整微球7姿态的拨片8，其余与实施例1相同。拨片8的目的是调整微球的姿态，当微球每旋转一周，经过拨片8都会被调整姿态一次，用于激励微球7的随机旋转，从而避免现有技术中因简单、周期性滚动造成的涂层不均匀性的问题。在本实施例工作时，可以任意模式旋转，均匀旋转，变速旋转。
实施例3：所述内转台5上方的环形体4内壁，还设有一用于拨动微球7调整微球7姿态的拨片8，所述底板3上设有数个排屑口9。其余与实施例1相同。本发明在实施例1的基础上，增加了排屑口9，这样，脱落的渣屑不仅能进入内转台5和底板3的间隙中，还能经排屑口9再向下掉落，进入真空室1中。
实施例4：本实施例中，磁控靶枪2和涂层盘是安装在CF100的刀口法兰上，可以灵活安装在不同的涂层设备上。其中，内转台5直径55 mm，涂层1 mm微球7时，内转台5中心顶部至内转台5上边沿高度为1mm，也就是说内转台5中心比比上表面边沿高1mm，等于微球7的直径，内转台5边沿与环形体4内壁形成的环形沟槽6，其间隙为0.5mm，等于微球7半径，内转台5与环形体4内边缘高度差为0.7 mm，一般为微球7直径的70%；若需涂层其它直径的微球7，依此类推。本实施例中，外筒环形体4用直径3mm不锈钢杆固定到底部CF100的法兰盘上。电机旋转速度1rpm~20rpm，每隔5min，改变旋转方向。本发明涂层相同直径微球7，表面瘤状生长比实心的石英盘少70%以上。石英盘跟换周期小于15小时，该机构更换周期大于52小时。本实施例其余结构与实施例3相同。
实际操作过程中，能根据微球7的尺寸，可以任意的调整内转台5中心顶部至内转台5上边沿高度，环形沟槽的缝隙宽度，内转台5与环形体4内边缘高度差等，可以任意模式旋转，均匀旋转，变速旋转。拨片与内转台，可以分开单独使用，也能配合使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种能及时排屑的微球涂层装置，包括真空室、磁控靶枪和涂层盘，其特征在于：所述涂层盘包括同轴设置的外筒体和内转台；
所述外筒体水平固定在真空室内，由底板和底板上的环形体构成；
所述内转台为上小下大的圆锥体形，底部设有磁力耦合器，所述磁力耦合器用于耦合位于真空室外的电机，驱动内转台其内转台的中心轴旋转；
内转台底部不与底板接触，内转台边沿与环形体内壁不接触并形成一环形沟槽，所述环形沟槽间隙小于微球直径。
2.根据权利要求1所述的能及时排屑的微球涂层装置，其特征在于：所述内转台上方的环形体内壁，还设有一用于拨动微球调整微球姿态的拨片。
3.根据权利要求1所述的能及时排屑的微球涂层装置，其特征在于：所述底板上设有数个排屑口。
4.根据权利要求1所述的能及时排屑的微球涂层装置，其特征在于：所述微球直径为1mm，内转台直径55mm，内转台中心顶部至内转台上边沿的高度差等于微球直径，环形沟槽间隙等于微球半径，内转台上边沿与环形体内壁上边沿高度差为微球直径的70%。
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